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Bremsbacke für-Fördermaschinenbremsen Die Fördermaschinenbremsen gehören
in ihrer Art zu den arößten Bremsen, die im Maschinenbau Anwendung finden. Die bisher
übliche Doppelbackenbremse, die mit ihren radial von außen auf den Umfang des Seilträgers
bzw. dessen Bremskränze angreifenden Bremsbacken die erforderliche Bremskraft erzeugt,
hat sich auch für diese Aufgabe als geeignet erwiesen und findet nach wie vor die
häufigste Anwendung. Die geringe Zahl ihrer Drehpunkte bietet eine Gewähr für einen
guten Wirkungsgrad und geringe Störanfälligkeit. Die gegenüberliegenden Backenpaare
erzeugen keine Reaktionskraft, die die Hauptwelle zusätzlich beansprucht. Die großen
Zuspannkräfte werden über entsprechende Hebel in Zugstangen erzeugt, die vorwiegend
etwa in der Mitte der Bremsbacken angreifen. Die Backen selbst, die eine große Flächenlast
auf die Brernskränze zu übertragen haben, werden dadurch am wenigsten auf Biegung
beansprucht.
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Einer der wenigen Nachteile dieser Bremse besteht in der Tatsache,
daß die Backenträger, auch Bremsständer genannt, beim Zuspannen um den Fußlagerdrehpunkt
geschwenkt werden müssen. Dies hat zur Folge, daß der spezifische Flächendruck,
der sich aus den radial auf den Bremskranz wirkenden Kräften ergibt, bei unendlich
steifer Backe im oberen Teil wesentlich höher ist als im unteren Teil der Backe.
Je näher- der Fußlagerdrehpunkt an die Scheibe herangebracht wird, um so
ungünstiger wird die Verteilung des spezifischen Backendruckes. Bei den üblichen
Verhältnissen von Backenlänge zu Treibscheibendurchmesser ergibt sich ein Verhältnis
des spezifischen Flächendruckes zwischen oberem und unterem Backenteil von etwa
drei zu eins.
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Der Umstand, daß die Backenträger praktisch nicht mit unendlicher
Steifigkeit ausgeführt werden können, verschlechtert die Verhältnisse noch weiter,
weil durch die Durchbiegung des Backenträgers im Bereich des Angriffspunktes der
Zugstange ein Maximum im spezifischen Flächendruck entsteht, das um so höher liegt,
je schwächer der Backenträger dimensioniert ist.
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Einer gleichmäßigen Verteilung des spezifischen Flächendruckes kommt
aber aus den folgenden Gründen größte Bedeutung zu: Die gesamte kinetische Energie,
die beim Abbremsen von Nutzlast und Totmassen bis zum Stillstand der Maschine zu
vernichten ist, wird in Wärme umgesetzt. Die Erwärmung von Bremskranz und Reibbelag
ist dort am größten, wo der spezifische Flächendruck am höchsten ist. überschreitet
die pro Zeitenheit beim Bremsen frei werdende Wärmemenge ein gewisses Höchstmaß,
so reicht auch das Eisen des Bremskranzes nicht mehr aus, die auftretende Wärme
völlig abzuführen.
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Da der meist aus Asbest bestehende Reibbelag noch eine geringere Wärmeleitfähigkeit
als Eisen aufweist, treten an diesen Stellen höchsten spezifischen Flächendruckes
außerordentliche temperaturerhöhungen auf. Es kommt an diesen Stellen zu einer Gefügeveränderung
des Reibbelages, die auch bei den besten Reibbelägen zu einem gefährlichen Absinken
des Reibwertes führt. Da der Bremsdruck bei den für Förderrnaschinen bergpolizeilich
vorgeschriebenen gewichtsbelasteten Sicherheitsbremsen nicht sofort erhöht werden
kann, kommt die Fördermaschine nicht rechtzeitig zum Stillstand.
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Die Tendenz zur Mehrseilförderung mit hohen Nutzlasten, großen Massen
und verhältnismäßig kleinen Treibscheibendurchmessern hat dazu geführt, daß nur
geringe Backenlängen möglich sind. Eine unverhältnismäßig starke Verbreiterung der
Backen verbietet sich nicht nur wegen der größeren Baubreite der Maschine, sondern
auch deshalb, weil eine gleichmäßige Verteilung des spezifischen Flächendruckes
in axialer Richtung noch schwieriger zu erreichen ist.
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In der Fachwelt wurde diesen' Umständen lange Zeit nur dadurch Rechnung
getragen, daß die Bremsbeläge mit Holz unterlegt wurden, um durch diese weiche Auflage
eine günstige Verteilung des Backendruckes zu erreichen. Holz neigt aber unter Temperatur-
und Luftfeuchtigkeitseinfluß zum Quellen und verzieht sich unter Umständen so stark,
daß von einer gleichmäßigen Verteilung des Bremsdruckes nicht mehr die Rede sein
kann.
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Die Entwicklung der bekannten Stufenbremse hat der gegebenen Verschleißkennlinie,
die aus der ungleichmäßig verteilten Flächenpressung resultiert, einfach Rechnung
getragen und versucht, dem ungünstigen Verschleiß durch einen möglichst sparsamen
Bremsbelagverbrauch
zu begegnen. Die Durchbiegung der Backe, die zu dem obenerwähnten Maximum des spezifischen
Flächendrucks in der Mitte der Backe führt, hat aber oft dazu geführt, daß die gestuften
Bremsbelagklötze nach dem Austausch nicht ohne zeitraubende Nacharbeit wieder eingesetzt
werden konnten.
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Einen Versuch zur gleichmäßigen Verteilung des spezifischen Flächendruckes
stellt die sogenannte Pendelbacke dar. Hierbei tritt jedoch ein unverrneidliches
Drehmoment um den Pendelpunkt auf, wodurch im oberen und unteren Bereich je nach
Drehrichtung unterschiedliche Anpressung stattfindet. Außerdem weist das Gestänge
je Backe einen Drehpunkt mehr auf, was geringeren Wirkungsgrad und erhöhte
Störanfälligkeit bedeutet.
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Ein neuerer Verbesserungsvorschlag sieht vor, hinter jedem Bremsklotz
eine Feder anzuordnen. Eine solche Vorrichtung ist zwar in einem weitgehenden Maße
geeignet, eine gleichmäßige Verteilung des spezifischen Flächendruckes zu gewähren.
Sie ist jedoch nicht frei von Nachteilen. Vor allem ist diese Lösung sehr aufwendig.
Dann ist es nachteilig, daß die Klötze elastisch gebettet sind, so daß also zunächst
ein Totweg in Kauf zu nehmen ist, bevor die eigentliche Bremswirkung eintritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsbacke für Fördermaschinenbremsen
zu schaffen, bei der eine möglichst gleichmäßige Verteilung des spezifischen Flächendruckes
über die gesamte Bremsbacke hin erzielt wird, gleichzeitig aber der Aufwand gering
ist, größtmögliche Betriebssicherheit geboten und ein unmittelbares Ansprechen gewährleistet
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im Bereich
des Zugstangenangriffspunktes hinter dem Bremsbelagträger parallel zum Bremskranz
der Treibscheibe eine Reihe von Aushöhlungen vorzusehen, wobei die Fläche des Bremsbelagträgers,
an der der Bremsbelag befestigt ist, ohne Unterbrechungen ausgebi4det ist. Die Aushöhlungen
gestatten eine gewisse elastische Verformung des Bremsbelagträgers im Bereich des
Zugstangenangriffspunktes, wodurch das in diesem Bereich üblicherweise auftretende
Maximum des spezifischen Flächendruckes eine Minderung erfährt.
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Um zu erreichen, daß die Druckspitze noch mehr eingeebnet wird, können
gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Aushöhlungen zu einem einzigen
Schlitz vereinigt werden. Dieser Erfindungsvorschlag stellt bereits einen beachtlichen
Schritt hin zur idealen technischen Lösung dar. Indessen ist je-
doch nicht
zu übersehen, daß der spezifische Flächendruck aus den bereits oben näher dargelegten
Gründen zwangläufig im oberen Teil der Bremsbacke wesentlich größer ist als im unteren.
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Um nun zu erreichen, daß auch dieser Unterschied im spezifischen Flächendruck
zwischen Ober- und Unterteil der Bremsbacke beseitigt wird, besteht ein erfindungsgemäßes
weiteres Ausbildungsmerkmal darin, daß sich der Schlitz über die gesamte Länge des
Brernsbelages erstreckt und der vor dem Schlitz befindliche eigentliche Bremsbelagträger
als anschmiegsames, völlig oder annähernd tangential zum Bremskranz der Treibscheibe
abgestütztes Bremsband ausgebildet ist.
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Eine solche tangentiale Abstützung des als Bremsband ausgeführten
Bremsbelagträgers ist statisch eindeutig zu erfassen und gewährleistet die weitgehend
gleichmäßige Verteilung des spezifischen Flächendruckes über den gesamten Bremsflächenbelag
hin.
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Es ist eine zum Andrücken am Radumfang bestimmte Bremsbacke für Schienenfahrzeuge
bekannt mit einem aus einer Vielzahl durch Gelenke miteinander verbundenen Bremsklötzen
gebildeten Bremsbelagträger, der an seinem oberen und unteren Ende an tangential
angreifende Stangen gelenkig befestigt ist, deren anderes Ende gelenkig mit einer
radial gerichteten Druckstange verbunden ist. Im Prinzip stellt diese Bremsbacke
eine Pendelbacke mit den oben aufgezeigten Nachteilen dar. Zum weiteren Unterschied
gegenüber der erfindungsgemäßen Bremsbacke ist die Fläche, an welcher der eigentliche
Bremsbelag angeordnet ist, axial unterbrochen. Die vielen Gelenkpunkte bedingen
schlechteren Wirkungsgrad, erhöhten Verschleiß und kostspieligere Wartung im Vergleich
zur erfindungsgemäßen Bremsbacke. Ferner erfordert das Spiel in den Gelenken auch
einen größeren Tothub, weil sonst die Gefahr besteht, daß der Bremsbelag ständig
schleift.
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Mit der Erfindung ist eine Bremsbacke geschaffen worden, die den Anforderungen
an die Bremse von Fördermaschinen für große Teufen, große Nutzlasten und hohe Fördergeschwindigkeit
in besonders vorteilhafter Weise gerecht wird. Dabei ist gegenüber den bekannten
Bremsbacken kein größeres Gewicht und kein größerer Aufwand in Kauf zu nehmen. Eher
ist das Gegenteil der Fall. Infolge der erzielten gleichmäßigen Verteilung des spezifischen
Flächendruckes sind bei gegebener Bremsfläche optimal hohe Bremskräfte möglich.
Gleichzeitig bietet die erfindungsgemäße Bremsbacke erhöhte Betriebssicherheit und
geringe Störanfälligkeit.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus den Ausführungsbeispielen
zu entnehmen, die in der Zeichnung dargestellt sind und im folgenden näher erläutert
werden. Es zeigt F i g. 1 eine Bremsbacke der herkömmlichen Art, F i
g. 2 eine erfindungsgemäße Bremsbacke mit mittlerer Materialfestigkeit, bei
der hinter dem eigentlichen Bremsbelag im Bereich des Zugstangenangriffspunktes
ein Schlitz vorgesehen ist, und F i g. 3 eine erfindungsgemäße Ausführung
einer Bremsbacke, bei der der Bremsbelagträger als anschmiegsames Band ausgeführt
ist, das an der Bremsbacke tangential abgestützt ist.
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In der F i g. 1 ist eine herkömmliche Bremsbacke dargestellt.
Die Bremsbacke bzw. deren Träger ist mit 1 bezeichnet und um den Schwenkpunkt
2 drehbar gelagert. In dem Punkt 3 der Bremsbacke 1
greift eine Zugstange
an, die durch den Kraftpfeil 4 versinnbildlicht ist. Zur Anlage an die Treibscheibe
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gelangt beim Bremsen der Reibbelag 6a der Bremsbacke 1, der auf dem
Bremsbelagträger 6 befestigt ist.
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Die radialen Strecken 7 stellen den jeweiligen spezifischen
Flächendruck dar. Die strichpunktierte Linie zeigt die Verteilung des spezifischen
Flächendruckes bei einer unendlich steifen Backe an. Durch den unterhalb der Treibscheibe
5 befindlichen Drehpunkt 2 der Bremsbacke 1 bedingt, ist der spezifische
Flächendruck im oberen und unteren Teil des Bremsbelages 6 a sehr unterschiedlich.
Je nach Backenlänge kann ein Verhältnis von etwa 3 zu 1 auftreten.
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Alle übrigen Linien geben die Verteilung des spezifischen Backendruckes
an, die auftritt bei einer mehr oder weniger weichen Backenform. Wie ersichtlich,
ist
die Verteilung des spezifischen Flächendruckes sehr unterschiedlich. Im Bereich
des Zugstangenangriffspunktes ist der spezifische Flächendruck sehr hoch.
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In der F i g. 2 ist ein Erfindungsvorschlag zur Ausführung
gebracht, der die Spitze des spezifischen Flächendruckes im Bereich des Zugstangenangriffspunktes
beseitigt. Das wird erreicht durch den in der Bremsbacke 1 hinter dem Bremsbelagträger
6 im Bereich des Zugstangenangriffspunktes 3 vorgesehenen Schlitz
8. Wie aus der Darstellung 7 des spezifischen Flächendrucks ersichtlich,
sind durch den Schlitz 8 jedoch nicht die Unterschiede im spezifischen Flächendruck
zwischen dem oberen und unteren Teil des Bremsbelages 6a ausgeschaltet.
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Die erfindungsgemäße Bremsbackenausführung nach Fig. 3 schaltet
auch die noch verbleibende Differenz in der Verteilung des spezifischen Flächendruckes
zwischen dem oberen und unteren Teil des Breinsbelages 6a aus. Der Bremsbelagträger
6 ist hier als ein anschmiegsames Bremsband ausgeführt, das von den Halterungen
la und lb der Bremsbacke 1 tangential abgestützt ist.
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Entsprechend den Verhältnissen bei Bandbremsen ist die Verteilung
des spezifischen Flächendruckes gemäß der Zugspannung im Bremsband bei rechts-und
linksdrehender Treibscheibe etwas unterschiedlich, im Mittel jedoch gleichmäßig.
Dabei ist von erheblicher Bedeutung, daß an keiner Stelle des Bremsbelages 6a ein
zu hoher spezifischer Flächendruck auftreten kann und daß damit die gleichmäßige
Abnutzung des Bremsbelages in jeder Weise gewährleistet ist.